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J0313-1806と呼ばれるクエーサーは、宇宙がわずか670万年前のときのように見られ、天文学者にどのように巨大な銀河とそのコアの超大質量ブラックホールが初期の宇宙でどのように形成されたかについての貴重な洞察を提供しています。 科学者たちは、現在事実上進行中のアメリカ天文学会の会議に彼らの発見を発表し、Astrophysical Journal Lettersに受け入れられた論文で発表しました。
新たな発見は、3年前のクエーサー集合の過去の距離記録を打ち破った。 チリのアタカマ大型ミリ/サブミリ波アレイ（ALMA）を用いた観測により、距離測定が高精度に行われたことが確認されました。
クエーサーは、銀河の中心にある超大質量ブラックホールの強力な重力が、ブラックホールの周りに過熱した物質の周回円盤を形成する周囲の物質を引 このプロセスは膨大な量のエネルギーを放出し、クエーサーを非常に明るくし、多くの場合銀河の残りの部分を上回っています。
J0313-1806の核にあるブラックホールは、以前の記録保持者の倍の大きさであり、その事実は、天文学者にそのようなブラックホールとそのホスト銀河への影響についての貴重な手掛かりを提供する。
「これは、超大質量ブラックホールがその周りの銀河にどのように影響しているかの最も早い証拠です」と、アリゾナ大学のスチュワード天文台のハッブル・フェローであり、研究チームのリーダーであるFeige Wangは述べています。 「遠くない銀河の観測から、これが起こらなければならないことはわかっていますが、宇宙の早い段階で起こっているのを見たことはありません。”
宇宙の歴史の中でこのような早い時期にJ0313-1806のブラックホールの巨大な質量は、そのような物体がどのように形成されたかについての二つの理論モデルを除外している、と天文学者は述べている。 これらのモデルの最初のものでは、個々の巨大な星は超新星として爆発し、ブラックホールに崩壊し、その後、より大きなブラックホールに合体します。 第二に、星の密集したクラスターは、巨大なブラックホールに崩壊します。 しかし、どちらの場合も、J0313-1806のような巨大なブラックホールを生成するには、プロセスが時間がかかりすぎます。
“これは、あなたが何をしても、このブラックホールの種は別のメカニズムによって形成されたに違いないことを示しています”とアリゾナ大学のXiaohui Fan “この場合、それは原始的な、冷たい水素ガスの膨大な量が直接種子ブラックホールに崩壊することを含むメカニズムです。”
J0313-1806のアルマの観測は、私たちの天の川の200倍の速度で新しい星を形成しているクエーサーのホスト銀河についての食欲をそそる詳細を提供しました。 アリゾナ大学のPeter A.Strittmatterフェローであるjinyi Yang氏は、「これは、同じ年齢の銀河では比較的高い星形成率であり、クエーサーの母銀河が非常に速く成長していることを示しています」と述べています。
クエーサーの明るさは、ブラックホールが毎年25個の太陽に相当するものを飲み込んでいることを示しています。 その急速な摂食によって放出されたエネルギーは、おそらく光の速度の約20％で動いているのを見られるイオン化ガスの強力な流出に電力を供給していると天文学者は言いました。
このような流出は、最終的に銀河の星形成を止めるものと考えられています。
「私たちは、これらの超大質量ブラックホールが、大きな銀河の多くがある時点で星を形成しなくなった理由だと思います」とファンは言いました。 「私たちはこの「急冷」を後の時代に観察していますが、今まで、このプロセスが宇宙の歴史の中でどれくらい早く始まったのか分かりませんでした。 このクエーサーは、クエンチングが非常に早い時期に起こっていた可能性があるという最も初期の証拠である。”
このプロセスはまた、ブラックホールを食べるために何も残っておらず、その成長を停止させるだろう、とファンは指摘した。
アルマ望遠鏡に加えて、6.5メートルのマゼラン-バード望遠鏡、ハワイのジェミニ北望遠鏡とW.M.ケック天文台、チリのジェミニ南望遠鏡を使用した。
天文学者は、地上および宇宙望遠鏡を用いてJ0313-1806および他のクエーサーの研究を継続する予定です。
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